JP2005311679A - Piezoelectric vibrating element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動板および圧電素子を用いた圧電振動素子に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibration element using a diaphragm and a piezoelectric element.
圧電素子を金属板あるいは樹脂などの振動板に貼り付けた圧電振動素子は、小型かつ軽量であるという特徴から、マグネットに変わりスピーカやレシーバ、マイクなどの材料として電子機器や携帯機器類などに搭載され始めており、そこに使用されている圧電素子の形状は円形または長方形など外接円を持つ多角形がほとんどである。 Piezoelectric vibration elements with a piezoelectric element attached to a vibration plate such as a metal plate or resin are mounted on electronic devices and portable devices as materials for speakers, receivers, microphones, etc. instead of magnets due to their small size and light weight. The shape of the piezoelectric element used therein is almost a polygon having a circumscribed circle such as a circle or a rectangle.
ただし従来のような形状の圧電素子では、再生音質の低下や低い周波数帯域の音が再生困難であるといった理由から、電極の形状を圧電素子の形状と変えたり(例えば、特許文献1参照)、振動板の形状を圧電素子の形状と変えて分割させたり(例えば、特許文献2参照)することによって、音響特性の向上を図るための発明がなされている。
しかしながら、以上のような先行技術においても圧電素子そのものの形状は従来と変わらないため、圧電素子自体が有する周波数特性は変わらない。即ち、円形の圧電素子の場合は円形内部の中心点から周縁までの振動エネルギーの到達距離が半径であり、距離が一定であるため、振動エネルギーの複合として現れる周波数特性のグラフにおいて、ある一定の周波数帯域に一つのピークを持つという特徴が現れる。従って、円形の圧電素子を使用する場合は警報ブザーなど、音圧の大きな一つのピークを持つことが優位になるアプリケーションに使用されているのである。 However, in the prior art as described above, since the shape of the piezoelectric element itself is not different from the conventional one, the frequency characteristics of the piezoelectric element itself are not changed. That is, in the case of a circular piezoelectric element, since the arrival distance of vibration energy from the center point to the periphery inside the circle is a radius and the distance is constant, in the graph of frequency characteristics that appears as a composite of vibration energy, a certain constant The feature of having one peak in the frequency band appears. Therefore, when a circular piezoelectric element is used, it is used for an application where it is advantageous to have one peak with a large sound pressure, such as an alarm buzzer.
また長方形など外接円を持つ多角形の圧電素子の場合は、中心点から周縁までの距離が一定では無いため、距離の違いに応じて複合される振動エネルギーも円形に比べて多様になるが、中心点から周縁までの距離は外接円の半径に近いため、周波数特性のグラフにおいてもいくつかの周波数帯域に音圧のピークとディップが生じることになる。 Also, in the case of polygonal piezoelectric elements with circumscribed circles such as rectangles, the distance from the center point to the periphery is not constant, so the vibration energy combined according to the difference in distance is more diverse than the circle, Since the distance from the center point to the peripheral edge is close to the radius of the circumscribed circle, sound pressure peaks and dips occur in several frequency bands even in the graph of frequency characteristics.
以上のことから、円形および外接円を持つ多角形の圧電素子の場合は、一つまたは複数の音圧のピークおよびディップが生じ、その結果として再生音質が悪く、特にスピーカとして利用される際に要求される広帯域でかつフラットな音響特性が得られない。 From the above, in the case of a polygonal piezoelectric element having a circular shape and a circumscribed circle, one or a plurality of sound pressure peaks and dips occur, resulting in poor reproduction sound quality, particularly when used as a speaker. The required broadband and flat acoustic characteristics cannot be obtained.
また、先行技術のように音質の向上を図るために周辺部位の形状や筐体構造を工夫することは歩留まり、手間やコストの問題など新たな製作上の課題を生じることになる。 In addition, in order to improve sound quality as in the prior art, devising the shape of the peripheral part and the housing structure leads to new production problems such as yield and labor and cost.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、円形および外接円を持つ多角形の圧電素子から生じる周波数グラフのピークやディップを軽減し、その結果それ単独で広帯域かつフラットな音響特性など市場で要求のある音圧や周波数特性を発生させることができる圧電振動素子を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and reduces the peak and dip of the frequency graph generated from a polygonal piezoelectric element having a circular shape and a circumscribed circle. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric vibration element that can generate sound pressure and frequency characteristics required in the market.
本発明では、外接円を持たない多角形であり、少なくとも対向する2つ以上の角を持ち
、角と角の間が曲線で結ばれている形状をなす振動板に同一形状の圧電素子を貼り付けた圧電振動素子を提供することで上記課題を解決する。
In the present invention, a piezoelectric element having the same shape is attached to a vibration plate having a shape that is a polygon that does not have a circumscribed circle, has at least two opposing corners, and the corners are connected by curves. The above-described problems are solved by providing the attached piezoelectric vibration element.
本発明は、外接円を持たない多角形である振動板に同一形状の圧電素子を貼り付けた圧電振動素子を提供することにより、従来の円形や外接円を持つ多角形の圧電素子に比べて中心点と周縁の距離の違いにより生ずる複合された振動エネルギーの種類が多く、その結果として広帯域にわたってフラットな音響特性を得ることができる。また以上の音響特性は圧電振動素子単独で実現することができるため、周辺部位や筐体構造の工夫も不要になる。 The present invention provides a piezoelectric vibration element in which a piezoelectric element having the same shape is attached to a polygonal diaphragm having no circumscribed circle, thereby making it possible to compare the conventional piezoelectric element with a circular or circumscribed circle. There are many types of combined vibration energy caused by the difference in the distance between the center point and the periphery, and as a result, flat acoustic characteristics can be obtained over a wide band. In addition, since the above acoustic characteristics can be realized by the piezoelectric vibration element alone, it is not necessary to devise peripheral parts or a housing structure.
本発明の圧電振動素子を利用したスピーカを製作した場合とその音響特性を、従来の形状の圧電素子を利用したスピーカの場合と比較することにより発明を実施するための最良の形態を示す。 The best mode for carrying out the invention is shown by comparing the case where a speaker using the piezoelectric vibration element of the present invention is manufactured and the acoustic characteristics thereof with the case of a speaker using a piezoelectric element having a conventional shape.
図1は、従来の圧電素子を使用したスピーカであり、長方形の圧電素子1をそれと同一形状かつより大きな面積を有する振動板2に貼り付けた圧電振動素子5が樹脂3の上に接着剤で接着され、樹脂3の外縁は枠4で固定されている。尚この時、振動板2と枠4は接点を有していない。
FIG. 1 shows a speaker using a conventional piezoelectric element. A
図1のスピーカにおいて、圧電振動素子5からそれぞれプラスとマイナス電極を取り出し、アンプおよび音源に接続させる(アンプ、音源は図示せず)。アンプおよび音源を通じて圧電振動素子5に音声信号が入力されると、圧電振動素子5が振動することにより、音声が再生される。
In the speaker of FIG. 1, the positive and negative electrodes are respectively taken out from the
圧電振動素子5に6Vの電圧を入力し、マイクから10cm離れた位置で再生された音声を測定した時の周波数特性を表したのが図2のグラフになる。グラフの縦軸は音圧を表し、75dBの場合を基準値にして上限が95dB、下限が55dBになっている。またグラフの横軸は周波数を表し、周波数帯の範囲は20Hzから20KHzになっている。図2を見てわかるように、従来の長方形の圧電素子1を用いたスピーカにおける周波数特性は、複数の大きなピークと大きなディップを有するため再生音質が均一ではなく、特に5KHz周辺および10KHz周辺の周波数の音声が突出して聞こえることになる。
The graph of FIG. 2 shows the frequency characteristics when a voltage of 6 V is input to the
図3は、本発明の圧電振動素子を使用したスピーカであり、外接円を持たない多角形の圧電素子1をそれと同一形状かつより大きな面積を有する振動板2に貼り付けた圧電振動素子5が樹脂3の上に接着され、樹脂3の外縁は枠4で固定されている。尚この時、振動板2と枠4は接点を有していない。
また図4は、図1における圧電振動素子5のみを抽出した図である。
Figure 3 is a speaker using a piezoelectric vibrating element of the present invention, the piezoelectric
FIG. 4 is a diagram in which only the
図3のスピーカにおいても図1のスピーカと同様に、圧電振動素子5からそれぞれプラスとマイナス電極を取り出し、アンプおよび音源に接続させる(アンプ、音源は図示せず
)。アンプおよび音源を通じて圧電振動素子5に音声信号が入力されると、圧電振動素子
5が振動することにより、音声が再生される。
In the speaker of FIG. 3, similarly to the speaker of FIG. 1, the plus and minus electrodes are taken out from the
When 5 vibrates, sound is reproduced.
この時図3の圧電振動素子5に6Vの電圧を入力し、マイクから10cm離れた位置で再生された音声を測定した時の周波数特性を表したのが図5のグラフになる。グラフの縦軸および横軸の数値のとり方は、図2のグラフと同じである。図5を見てわかるように、本発明の圧電振動素子を利用したスピーカの場合は、図2と比べて250Hz以上の周波数帯においてはピークとディップの音圧の差が小さくなっているため、全体的に見てより広帯域でフラットに近い周波数特性が得られている。
At this time, the graph of FIG. 5 shows frequency characteristics when a voltage of 6 V is input to the
以上のように本発明の圧電振動素子を用いることにより、従来の形状の圧電素子より広帯域でフラットに近い周波数特性が得られるが、その理由は圧電素子の中心点から周縁までの距離の違いにより生じる振動エネルギーが、本発明の圧電振動素子の方が多種類発生することで周波数特性グラフのピークやディップが補正されるからである。 As described above, by using the piezoelectric vibration element of the present invention, a frequency characteristic close to flat can be obtained in a wider band than the piezoelectric element of the conventional shape, because of the difference in distance from the center point of the piezoelectric element to the periphery. This is because the generated vibration energy is generated more in the piezoelectric vibration element of the present invention, so that the peak and dip of the frequency characteristic graph are corrected.
実施例では図4のように外接円を持たない八角形の圧電振動素子を用いて実験したが、この形状に限らず、レモンの形状のように少なくとも対向する2つ以上の角を持ち、角と角の間を曲線で結んだ形状外接円を持たない多角形であっても圧電素子の中心点から周縁までの距離が多様になるため、図4と同様に図5のような広帯域でフラットに近い周波数特性を得ることができる。 In the example, an experiment was performed using an octagonal piezoelectric vibration element having no circumscribed circle as shown in FIG. 4. However, the present invention is not limited to this shape, and has at least two opposing corners such as a lemon shape. Since the distance from the center point to the periphery of the piezoelectric element varies even if it is a polygon that does not have a circumscribed circle with a curved line between the corners and the corners, it is flat with a broadband as shown in FIG. A frequency characteristic close to can be obtained.
1 圧電素子
2 振動板
3 樹脂
4 枠
5 圧電振動素子
1
5 Piezoelectric vibration element
Claims (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004125571A JP2005311679A (en) | 2004-04-21 | 2004-04-21 | Piezoelectric vibrating element |
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---|---|---|---|---|
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2004
- 2004-04-21 JP JP2004125571A patent/JP2005311679A/en active Pending
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